PREDIKSI LAJU SEDIMENTASI DI PERAIRAN PEMANGKAT, SAMBAS KALIMANTAN BARAT
MENGGUNAKAN METODE PEMODELAN Oleh: Tb. Solihuddin1, Eva Mustika Sari2, Gunardi Kusumah3
1.Pusat Penelitian dan Pengembangan Sumberdaya Laut dan Pesisir, Balitbang Kelautan dan Perikanan, Jl. Pasir Putih 1, Ancol Timur, Jakarta, solihuddin@gmail.com
2.Loka Riset Kerentanan Pesisir dan Laut, Balitbang Kelautan dan Perikanan, Jl. Raya Padang-Painan Km.16, Bungus Padang.
Sari
Proses sedimentasi dapat menimbulkan pendangkalan dan penurunan kualitas air. Penelitian prediksi laju sedimentasi ini bertujuan untuk mengetahui pergerakan sedimen dan muatan sedimen yang dibawa oleh aliran Sungai Sambas ke perairan Pemangkat. Berdasarkan hasil studi, nilai konsentrasi TSS (Total Suspended Solid) di daerah penelitian berkisar antara 5–414 mg/l. Pergerakan pasang surut air laut sangat mendominasi penyebaran konsentrasi sedimen. Hasil pemodelan hidrodinamika menunjukkan bahwa pada saat pasang kecepatan arus di perairan Pemangkat berkisar antara 0,1 m/s hingga 0,2 m/s mengarah ke tenggara-selatan, dan pada saat surut 0,05 m/s hingga 0,18 m/s mengarah ke barat-barat laut. Sementara itu, Hasil pemodelan sedimentasi menunjukkan bahwa pada bulan Januari 2011, muatan sedimen yang dibawa oleh aliran Sungai Sambas ke perairan Pemangkat diperkirakan sebesar ± 21,347 kg.
Kata kunci : TSS, hidrodinamika, pemodelan sedimentasi, pasang, surut.
Abstract
Sedimentation processes may lead to deposition and water quality degradation. The Research on sedimentary rate prediction aims to find out sediment transport and sediment budget, which was transported by Sambas river system to Pemangkat waters. Based on this study, the Total Suspended Solid (TSS) concentration at the researched area ranged between 5 and 414 mg/l. The tidal wave has a major role on the distribution of sediment concentration. The hydro-dynamics modeling analysis showed that during high tides, the water current velocities at Pemangkat waters ranged between 0.1 m/s and 0.2 m/s southeast – southward and from 0.05 m/s to 0.18 m/s west – northwestward during low tidess. Meanwhile, the result of sedimentation modeling analysis showed than on January 2011, Sambas river system transported sediment to Pemangkat water approximately 21.347 Kg.
Keywords: TSS, hydro-dynamics, sedimentation modeling, high, low tide.
PENDAHULUAN
Arsyad (1989 dalam CRMP, 2001) mendefinisikan sedimentasi sebagai suatu proses terangkutnya sedimen oleh suatu limpasan air yang diendapkan pada suatu tempat yang kecepatan airnya melambat atau terhenti seperti pada saluran sungai, waduk, danau, maupun kawasan tepi teluk/laut.
Proses sedimentasi di perairan dapat menimbulkan pendangkalan dan penurunan kualitas air. Banyaknya partikel sedimen yang dibawa oleh aliran sungai ke laut akan diendapkan di sekitar muara sungai, sehingga potensial menggangu alur pelayaran dan menyebabkan banjir apabila musim hujan tiba.
Selain itu, tingginya konsentrasi sedimen dalam badan air akan menyebabkan kekeruhan yang tidak hanya membahayakan biota tetapi juga menyebabkan air tidak produktif karena menghalangi matahari untuk fotosintesis (Hardjojo dan Djokosetiyanto).
Upaya revitalisasi badan sungai dengan cara pengerukan membutuhkan biaya yang besar dan tidak menyentuh akar permasalahan. Oleh karena itu diperlukan suatu metode yang dapat memprediksi laju sedimentasi dengan cepat dan tingkat akurasi yang dapat dipercaya, sehingga proses sedimentasi dapat dideteksi sejak dini dan dapat dilakukan upaya-upaya pencegahan.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui arah pergerakan sedimen dan besaran muatan sedimen yang dibawa oleh aliran Sungai Sambas ke perairan Pemangkat. Lokasi penelitian secara geografis terletak pada koordinat 108.5° – 109° BT dan 1° – 1.5° LU, sedangkan secara administratif termasuk ke dalam wilayah Kecamatan Pemangkat, Kabupaten Sambas, Provinsi Kalimantan Barat (Gambar 1).
Gambar 1. Peta petunjuk lokasi penelitian METODOLOGI
Bahan Penelitian
• Data pasang surut diperoleh dari hasil prediksi software tides model drive;
• Data debit Sungai Sambas diperoleh dari hasil pengukuran di lapangan;
• Data konsentrasi TSS (Total Suspended Solid) diperoleh dari hasil analisis laboratorium beberapa percontoh air dengan menggunakan metode gravimetri;
• Data batimetri atau kedalaman laut diolah dari Peta Batimetri Sungai Sambas Besar dan Muara, skala 1 : 50.000, terbitan Dishidros TNI-AL tahun 2007.
Pengolahan Data
Pemodelan hidrodinamika dan pergerakan sedimen menggunakan model Mike21 Flow Model FM dan Modul Transpor Sedimen Lumpur (Mud Transport Sediment) dengan asupan data pasang surut, debit sungai, konsentrasi TSS dan batimetri.
HASIL DAN PEMBAHASAN Pasang Surut
Perhitungan konstanta pasang surut dilakukan dengan metode Admiralty dari data hasil prediksi selama 30 hari yaitu pada tanggal 15 Juli – 15 Agustus 2010 dengan interval bacaan tiap 1 jam (Gambar 2).
Komponen-komponen pasang surut hasil penguraian dengan metode Admiralty untuk lokasi perairan Pemangkat adalah sebagai berikut (Tabel 1) :
Komponen
Pasut M2 S2 N2 K2 K1 O1 P1 Q1
Amplitudo (cm) 0.3613 0.1286 0.0623 0.0321 0.1836 0.2036 0.0463 0.0332 Fase (o) 257.31 278.40 253.88 262.79 285.28 255.28 264.86 210.41 Keterangan :
M2 : Komponen utama bulan (semidurnal) S2 : Komponen utama matahari (semidurnal)
K1 : Komponen bulan
O1 : Komponen utama bulan (diurnal) P1 : Komponen utama matahari (diurnal)
Nama Kota Sungai Jalan
Garis pantai/batas kabupaten
Tabel 1. Konstanta Pasut Mode Admirality Perairan Pemangkat U
Days Since Start Time
Gambar 2. Peramalan pasut di perairan Pemangkat Berdasarkan perhitungan bilangan Formzhal diperoleh
nilai F sebesar 0,79. Sesuai dengan kriteria Courtier pasang surut di perairan Pemangkat ini adalah tipe campuran condong harian ganda (mixed mainly semidiurnal tidess); terjadi dua kali pasang dan dua kali surut dalam satu hari, dan terkadang terjadi satu kali pasang dan satu kali surut dengan tinggi dan waktu kejadian yang berbeda-beda.
Hasil perhitungan menunjukkan bahwa tunggang pasut di perairan Pemangkat ini adalah sebesar 1.6254 m, sesuai dengan kriteria perairan Indonesia yang memiliki tunggang pasut pada kisaran 1 sampai dengan 6 m.
Debit Sungai
Dilihat dari sistem sungai dan DAS, Sungai Sambas terletak dalam DAS Sambas Besar. Pengaruh pasang
surut terhadap debit sungai cukup dominan karena arus dan permukaan air sungainya berfluktuasi mengikuti pasang surut Laut Cina Selatan.
Kecamatanpatan arus sungai yang terukur di Sungai Sambas sebesar 0.33 m/s. Debit sungai didapat dari kecepatan dikalikan luas penampang Sungai Sambas, didapat nilai 2.178 m3/s.
Konsentrasi TSS
Untuk memperoleh gambaran distribusi konsentrasi TSS di daerah penelitian, maka dilakukan pengambilan percontoh air sejumlah 26 percontoh. Jarak antar titik percontoh +/- 1 menit grid latitude-longitude atau sekitar 1,8 km (Gambar 3). Setiap titik percontoh diambil ± 1 liter air pada kedalaman ± 1 – 2 dan 5 – 10, setelah itu dilakukan analisis laboratorium untuk mengetahui kandungan konsentrasi TSS.
Gambar 3. Peta titik lokasi pengambilan percontoh air
U U
(Tabel 2). Dari data tersebut dapat diketahui bahwa rendah (Gambar 4).
Tabel 2. Hasil Uji Laboratorium Kandungan TSS Di Perairan Pemangkat
No. Kode Sampel Kadar TSS (mg/l) No. Kode Sampel Kadar TSS (mg/l)
1 PM-1 414 14 PM -14 23
2 PM -2 248 15 PM -15 68
3 PM -3 248 16 PM -16 13
4 PM -4 176 17 PM -17 5
5 PM -5 140 18 PM -18 24
6 PM -6 104 19 PM -19 32
7 PM -7 139 20 PM -20 21
8 PM -8 32 21 PM -21 37
9 PM -9 159 22 PM -22 18
10 PM -10 13 23 PM -23 61
11 PM -11 31 24 PM -24 28
12 PM -12 44 25 PM -25 29
13 PM -13 19 26 PM -26 5
Gambar 4. Peta kontur konsentrasi TSS perairan Pemangkat.
Batimetri
Berdasarkan kontur batimetri, kedalaman laut di perairan Pemangkat berubah secara berangsur hingga kedalaman 8 m, dan berubah tajam mulai dari
kedalaman 8 m dan seterusnya (Gambar 5). Pola ini dapat ditafsirkan sebagai kawasan pantai sedimentasi ditandai oleh adanya pendangkalan di sekitar muara Sungai Sambas dan alur pelayaran menuju Pelabuhan Perikanan Nusantara (PPN) Pemangkat.
Gambar 5. Peta batimetri perairan Pemangkat Arah dan Kecamatanpatan Arus
Arah dan kecepatan arus di lokasi penelitian diperoleh dari hasil pemodelan hidrodinamika menggunakan software Mike21 dan divalidasi dengan data pengukuran arus di lapangan. Model dijalankan selama satu tahun dengan interval waktu 120 detik, dimulai dari tanggal 28 Juni 2010 hingga 28 Juni 2011.
Verifikasi hasil dilakukan untuk tanggal 28 Juli 2010, sesuai dengan tanggal saat survei lapangan.
Perbandingan tinggi permukaan air hasil simulasi hidrodinamika dengan data pengamatan di lapangan menunjukkan hasil yang cukup baik (Gambar 6).
Hal ini menunjukkan bahwa parameter yang dipakai pada pemodelan dapat mensimulasikan keadaan di lapangan.
Gambar 6. Perbandingan tinggi permukaan air antara data pengamatan (biru) dan hasil simulasi (merah).
Grafik tinggi permukaan air pada tanggal 28 Juli 2010 ditampilkan sebagai penunjang penjelasan gambar. Titik merah menunjukkan saat pencuplikan gambar arus sesaat. Gambar 7a menjelaskan pada
sama terlihat pada gambar selanjutnya (Gambar 7b,c).
Saat menjelang pasang (Gambar 7d,e) dan saat pasang (Gambar 7f), terlihat vektor arus bergerak menuju muara.
Gambar 7. Sebaran vektor arus pada saat pasang dan surut tanggal 28 Juli 2010 a) Vektor arus tanggal 28 Juli 2010, pada saat surut
jam 09.48 (b) Vektor arus tanggal 28 Juli 2010, pada saat surut jam 10.30
(c) Vektor arus tanggal 28 Juli 2010, pada saat surut
jam 11.38 (d) Vektor arus tanggal 28 Juli 2010, pada saat menjelang pasang jam 13.12
(e) Vektor arus tanggal 28 Juli 2010, saat menjelang
pasang jam 13.58 (f) Vektor arus tanggal 28 Juli 2010, pada saat pasang jam 16.00
U U
U U
U U
Kecepatan arus di lepas pantai, muara dan sungai ditampilkan pada Gambar 8. Kecamatanpatan arus di lepas pantai berkisar antara 0,1 m/s hingga 0,2 m/s mengarah ke tenggara-selatan pada saat pasang dan 0,05 m/s hingga 0,18 m/s mengarah ke barat-barat laut pada saat surut.
Arus di muara berkisar antara 0,05 m/s hingga 0,28 m/s dengan arah dominan ke barat. Arus di Sungai Sambas berkisar antara 0,05 m/s hingga 0,4 m/s dengan arah dominan ke barat (menuju laut). Hasil ini sesuai dengan data pengamatan pada saat survei.
Gambar 8. Kecepatan arus di 3 titik; lepas pantai, muara, dan Sungai Sambas.
Pemodelan Sedimentasi
Mike21 Flow model FM adalah sistem model yang menggunakan pendekatan mesh fleksibel untuk perhitungan numerik. Sistem modeling Mike21 Flow Model FM berbasis persamaan 2D untuk perairan dangkal – terdiri atas persamaan kontinuitas, momentum, temperatur, salinitas dan densitas.
Diskritisasi spasial menggunakan metode finite volume.
Hasil pemodelan sedimentasi ( Gambar 9 ) menunjukkan penyebaran konsentrasi sedimen pada
tanggal 28 Juli 2010 terlihat hampir sama dengan pola penyebaran sedimen hasil pengukuran lapangan (Gambar 4). Konsentrasi sedimen tersuspensi terlihat tinggi di daerah muara sungai.
Pergerakan pasang surut sangat mendominasi penyebaran konsentrasi sedimen. Pada saat pasang naik, konsentrasi sedimen di muara akan sangat tinggi.
Pada saat surut, konsentrasi sedimen menyebar ke arah laut lepas. Lumpur adalah sedimen kohesif yang sangat mudah terpengaruh oleh salinitas. Jika salinitas tinggi akan terjadi flocculation (penggumpalan), sehingga pengendapan sedimen akan terjadi.
Gambar 9. Kontur konsentrasi suspensi sedimen hasil pemodelan
Muara Lepas pantai Sungai
Waktu ( Jam )
Laju sedimentasi artinya kecepatan pengendapan di tempat yang ditinjau. Untuk mengetahui prediksi laju sedimentasi Sungai Sambas ke perairan Pemangkat, dipilih 5 (lima) titik analisis : satu titik di Sungai
untuk mengetahui secara detail proses sedimentasi yang terjadi di muara Sungai Sambas. Grafik diplot untuk kurun waktu satu tahun, mulai tanggal 28 Juni 2010 – 28 Juni 2011 (Gambar 11a, b, c, d, e).
Point 2: Muara S. Sambas IV
Point 2: Muara S. Sambas III Point 2: Muara S. Sambas II Point 2: Muara S.Sambas I
Gambar 10. Titik analisis simulasi sedimen.
(a). Laju sedimen pada Titik 1 di Sungai Sambas (dalam kg/m2/s)
U
(c). Laju sedimen pada Titik 3 di muara Sungai Sambas II (dalam kg/m2/s)
(d). Laju sedimen pada Titik 4 di muara Sungai Sambas III (dalam kg/m2/s)
(e). Laju sedimen pada Titik 5 di muara Sungai Sambas IV (dalam kg/m2/s) Gambar 11. Prediksi laju sedimentasi di muara Sungai Sambas secara time series
selama 1 tahun (28 Juni 2010 – 28 Juni 2011) dalam kg/m2/s.
dipengaruhi oleh pasang surut. Sementara di Gambar 10a dan b laju sedimentasi lebih dipengaruhi oleh aliran sungai.
Prediksi laju sedimentasi di muara Sungai Sambas untuk bulan Januari, Maret, dan Juni 2011 (Tabel 3)
perhitungan laju sedimentasi adalah debit bulan Juni, karena debit sungai pada bulan ini nilainya hampir sama dengan nilai debit rata-rata tahunan. Curah hujan tertinggi terjadi pada bulan September sampai dengan Januari, dan curah hujan terendah antara bulan Juni sampai dengan bulan Agustus (Suriawan, 2007).
Bulan Kecamatanpatan rata-rata
per bulan (m/s) Laju sedimentasi per 100
m2 (kg/m2/s) Laju sedimentasi per 100 m2 (kg/m2/bulan)
Januari -0,1767 0,1328 355,7846
Maret -0,1776 0,1323 354,4229
Juni -0,1799 0,1166 312,2058
Tabel 3. Prediksi Laju Sedimentasi Di Muara Sungai Sambas Rata-Rata Bulan Januari, Maret, dan Juni 2011
Kecamatanpatan rata-rata perbulan menunjukkan tanda minus, artinya arah arus dominan ke arah barat.
Laju sedimentasi dihitung per 100 m2, untuk bulan Januari tercatat laju sedimentasi sebesar 355,7846 kg/
m2/bulan atau setara dengan ± 11,8594 kg/m2/hari.
Jika luas penampang Sungai Sambas 6.000 m2, maka sedimen yang keluar dari Sungai Sambas ke muara sebesar ± 21.347,076 kg. Laju sedimentasi tersebut masih di bawah laju sedimentasi sungai-sungai besar di Pulau Jawa, seperti di muara Segara Anakan diperoleh nilai 131,08 kg/m2/hari (Taurusman drr., 2001).
SIMPULAN
Berdasarkan distribusi konsentrasi TSS dan prediksi laju sedimentasi, maka dapat disimpulkan bahwa perairan Pemangkat termasuk perairan dengan proses sedimentasi cukup tinggi. Hal tersebut berdampak pada proses pendangkalan di sekitar muara sungai dan beresiko tinggi terhadap kehidupan biota dalam air.
Hasil prediksi menunjukkan bahwa pada bulan Januari 2011, muatan sedimen yang dibawa oleh aliran Sungai Sambas ke muara sebesar ± 21.347,076 Kg. Bentang alam di sekitar daerah penelitian yang sebagian besar merupakan dataran alluvial (lempung, pasir dan kerakal) turut memberikan kontribusi besar terhadap tingginya pasokan sedimen.
UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada Kepala Puslitbang Sumber Daya Laut dan Pesisir (P3SDLP), Balitbang Kelautan Perikanan - KKP yang telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk melakukan penelitian “Kajian Proses Sedimentasi dan Dampaknya untuk Pengembangan Kawasan Budi Daya” dengan dana DIPA P3SDLP tahun 2010.
ACUAN
CRMP, 2001. Kajian Erosi dan Sedimentasi di DAS Teluk Balikpapan Kalimantan Timur.
Kelompok Kerja Erosi dan Sedimentasi CRMP, Jakarta.
Hardjojo B dan Djokosetiyanto. 2005. Pengukuran dan Analisis Kualitas Air. Edisi Kesatu, Modul 1 - 6. Universitas Terbuka. Jakarta.
Suriawan 2007. Studi Transport Sedimen di Pantai Jawai Selatan Kabupatenpaten Sambas Propinsi Kalimantan Barat, Tesis Master, Program Magister
Taurusman A. A., Rokhmin Dahuri, Tridoyo K., 2001.
Model Sedimentasi dan Daya Dukung Lingkungan Segara Anakan untuk Kegiatan Budidaya Udang. Jurnal Penelitian Pesisir dan Lautan, IPB. Vol 4, No.2, H. 50 – 62.
